Материал: Разработка технико-экономического обоснования строительства атомной электростанции в Казахстане

2. Специальная часть

.1 Требования к электроприводу вспомогательных механизмов котельной

Дымососы и вентиляторы занимают среди турбомеханизмов 2 место после насосов по распространению в промышленности. Дымососы используются для отсоса газов из котлов котельных и созданию тяги при горении топлива. Крупные дымососы большей мощности имеют обычно невысокую частоту вращения 600-750 об/мин. Дымососы в отличие от других турбомеханизмов всегда работают на сеть без противодавления, вследствие чего зависимость момента статического сопротивления на валу приводного двигателя от частоты вращения носит квадратичный характер. А подводимая к дымососу мощность без учета потерь на трение в подшипниках пропорционально кубу скорости. Дымососы разделяют на центробежные и осевые.

В настоящее время для привода крупных дымососов применяются асинхронные двигатели общепромышленного использования. Дымососы малой мощности, ниже 250 кВт оснащаются, как правило, асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Дымососы являются механизмами с режимом питательной нагрузки с числом часов работы в году. Нагрузка на валу приводного двигателя спокойная перегрузок не возникает. Частота вращения колеса для крупных машин не превышает 750 об/мин. С уменьшением мощности дымососа их номинальная частота вращения возрастает до 1500-3000 об/мин.

Дымососы являются механизмами, обладающими высоким моментам инерции. Для крупных дымососов достаточно целесообразно применения регулируемого электропривода там, где нужно регулировать скорость вращения дымососа. Нагрузка на валу двигателя носит чисто вентиляторный характер, то есть статический момент сопротивления на валу двигателя пропорционален квадрату скорости.

Пуск дымососа может производится, как при разгруженной машине, так и при нормальной работе на сеть. В первом случае механический момент при пуске равен 0,4 от номинального, а во втором номинальному.

При пуске мощных вентиляторов с большим диаметром рабочего колеса обычно требуется ограничения ускорений при пуске во избежание появлении чрезмерных динамических напряжений рабочего колеса.

.2 Расчет и выбор электродвигателей для вспомогательных механизмов

. Вспомогательные механизмы котлов - это дымососы и вентиляторы.

Вентиляторы предназначены для подачи воздуха в топки водогрейных котлов, а дымососы - для отсоса в дымовые трубы продуктов сгорания.

Вентиляторы могут работать при температуре перемещаемого воздуха не ниже минус 30 ⁰С.

Эксплуатация дымососов допускается при температуре перемещаемых газов не ниже плюс 250 ⁰С.

Вентиляторы могут применяться в качестве дымососов на газомазутных котлах.

Технические данные дымососа ДН-222-0,62:

Производительность Q=13100 м³/час.

Развиваемое давление =3236 Па.

КПД 84 %

Частота вращения =750 об/мин.

Расчетная мощность двигателя дымососа, кВт

= (2.1)

где  - коэффициент запаса по мощности, =1,1-1,15.

Производительность дымососа Q имеет в формуле размерность в м³/с, поэтому Q=м³/с.

= кВт.

По справочнику [7] выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии А4 напряжением 6000 В:

=400 кВт, =750 об/мин, S=1,4 %, I=50 A,

=93,8 %, cos=0,82,   

Проверяем условие выбора по мощности

Условие выполняется

Технические данные вентилятора ВДН-20:

Производительность Q=13800 м³/час.

Развиваемое давление =4903 Па.

КПД 65 %

Частота вращения =1000 об/мин.

Расчетная мощность двигателя вентилятора, кВт

= (2.2)

где  - коэффициент запаса по мощности, =1,1-1,15.

Производительность вентилятора  имеет в формуле размерность в м³/с, поэтому =м³/с.

= кВт.

По справочнику [7] выбираем трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии А4 напряжением 6000 В:

=400 кВт, =1000 об/мин, S=1,3 %, I=47,5 A,

=94 %, cos=0,86,   

Проверяем условие выбора по мощности

Условие выполняется.

. Выбор скорости электродвигателей.

Выбор скорости электродвигателя для дымососа водогрейного котла ДН-222-0,62.

В связи с чем, что механизм имеет 750 об/мин и по конструкции он жестко связан с электродвигателем, то выбираем электродвигатель со скоростью вращения 750 об/мин. Иначе, если скорость вращения электродвигателя будет другим, то изменятся данные дымососа. При повышении оборотов электродвигатель может не потянуть электрооборудования, так как при повышении оборотов электродвигателя снижается его мощность, или его испортить.

Выбор скорости электродвигателя для дутьевого вентилятора ВДН-20.

По конструкции электродвигатель также как и в предыдущем случае, тесно связан с механизмом и механизм имеет 1000 об/мин. То мы выбираем электродвигатель с частотой вращения 1000 об/мин. Все обоснования нежелательности выбора электродвигателя с другой скоростью приведены выше.

. Выбор электродвигателей по роду тока.

Для большей части современных производственных механизмов применяется привод переменного трехфазного тока. Трехфазный ток легко генерируется, распределяется и преобразовывается. Питание электроприводов переменного тока происходит от общей сети частотой тока 50 Гц от которой получают питание, как правило, все современные промышленные предприятия.

Наиболее простыми в обслуживании и устройству являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. При мощностях более 100 кВт этот вид двигателя является основным.

Более сложным и дорогим является асинхронный двигатель с фазным ротором. Их применяют в тех случаях, когда нужно регулировать скорость или пусковой момент.

Синхронные двигатели являются дорогостоящими и для питания обмоток возбуждения требуется постоянный ток.

На основе вышеизложенного мы выбираем электродвигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором, так как нам не нужно регулировать скорость вращения, осуществлять реверс, регулировать пусковой момент и т. д.

. Выбор питающего напряжения.

Питание электродвигателей переменного тока осуществляется напряжением до 1000 В: 127/220 В, 380/660 В, 380/220 В и напряжением выше 1000 В: 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ.

На электродвигатель мощностью до 500 кВт выбираем напряжение до 1000 В.

Сети постоянного тока выполняются обычно на напряжение 110 В и 220 В. для мощных электроприводов с отдельными преобразователями применяются напряжение также 440 В и 600 В. для электродвигателя системы генератор-двигатель, где нет необходимости придерживаться стандартного напряжения выбирают напряжение наиболее удобное и экономичное для данного случая, обычно в пределах до 600 В.

Из всех вариантов нам подходит на электродвигатель дымососа котла ДН-222-0,62 напряжение переменного тока 6 кВ, так как мощность нашего электродвигателя равна 400 кВт, а значить больше 50 кВт. А на электродвигатель вентилятор ВД-20 подходит напряжение переменного тока 6 кВ, так как нам электродвигатель мощностью 400 кВт, а значить больше 50 кВт.

. Выбор электродвигателей по конструктивному исполнению.

Выбор конструктивного исполнения электродвигателя производится с учетом окружающей его среды с целью защиты его от вредных воздействий. А также защиты среды от возможного искрообразования. На щетках и кольцах электродвигателя. Согласно принятой классификации по способу защиты от окружающей среды электродвигатели подразделяются на основные группы: 1. Открытые. 2. Защищенные. 3. Закрытые.

Открытые являются электродвигатели, у которых нет защиты от случайных прикосновений или попадания в него посторонних предметов. Поэтому такие электродвигатели ставят в сухих не пыльных не пожароопасных помещениях.

Защитными являются электродвигатели, которые защищены от прикосновения к валу посторонних предметов. От попадания пыли электродвигатель не защищен. Также электродвигатели устанавливают в нормальных помещениях, а при наличии защиты от грозы даже на открытом воздухе, но не в загрязненных пыльных помещениях. Изоляция для электродвигателей применяется повышенной водостойкости.

Закрытые электродвигатели защищены от прикосновения и от пыли. В ряде случаев такие двигатели снабжены независимой системой охлаждения, для создания лучших условий охлаждения.

Существуют еще взрывобезопасные двигатели.

На основании выше изложенного мы выбираем для своего электрооборудования (защищенные) электродвигатели закрытого типа, так как в помещении пыльная и жаркая среда.

. Выбор электродвигателей по способу присоединения к производственному механизму.

Большое значение при конструировании электропривода имеет способ соединения электродвигателя с проектируемым механизмом. Непосредственное присоединение обычно не осуществляется, так как электродвигатель имеет значительно больше скорости вращения, чем механизмы. Тихоходные механизмы имеют больше габариты и большую стоимость, чем быстроходные. Решение о выборе того или иного варианта присоединения производится на основании сопоставления возможных комбинаций.

В первый случае редуктор ставшая более сложным и потери внедренные значительные, хотя электродвигатель имеет большую скорость вращения и исполнения его выгоднее, чем электродвигателя с более низкой частотой вращения. В другом случае менее громоздкая схема кинематическая в сочетании с тихоходным двигателем невыгодна.

Каждой мощности соответствует определенная скорость, при которой двигатель наиболее экономичен. Но с другой стороны применение именно этого электродвигателя может быть связано с необходимостью ряда передач, т.е. усложнением кинематической схемы и изменением затрат энергии.

Обычно двигатели с большей мощностью тихоходные, мощность у проектируемого нами механизма высокая, следовательно, редуктор должен быть большой и мощный.

2.3 Расчет и построение механических характеристик электродвигателей вспомогательных механизмов

Зависимость момента от скольжения М=ƒ(S), при   и постоянных параметрах схемы замещения называется механической характеристикой асинхронного электродвигателя.

Построение механической характеристики асинхронного электродвигателя осуществляем из уравнения упрощенного выражения механической характеристики асинхронного электродвигателя,

. (2.3)

В основу этой формулы положено допущение, что активное сопротивление обмоток статора асинхронного электродвигателя R₁=0.

Критическое скольжение определяем по формуле

S_k=S(). (2.4)

Расчет механической характеристики намного упрощается, если его вести в относительных единицах,

М_*= (2.5)

- формула Клосса. (2.6)

Для электродвигателя дымососа серии А4 определяем номинальную частоту вращения.

 (1 - S) = 750 (1 - 0,014) = 740 об/мин. (2.7)

Определяем номинальную угловую скорость и номинальный момент:

рад/с.; (2.8)

 Н. (2.9)

Определяем критический момент асинхронного двигателя

= Н. (2.10)

Определяем критическое скольжение асинхронного двигателя, принимая в ней знак «+»,

S_кр.=S_ном.()=0,014(1,9+)=0,049. (2.11)

Задаваясь рядом значений S от 0 до 1, определяем соответствующие значения момента:

S=0, M_*0= =S_н., M_*н.= =S_кр., M_*кр.= =0,1, M_*0,1= =0,2, M_*0,2= =0,3, M_*0,3= =0,4, M_*0,4= =0,5, M_*0,5= =0,6, M_*0,6= =0,7, M_*0,7= =0,8, M_*0,8= =0,9, M_*0,9= =1,0, M_*1,0=